专利名称：一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及炼焦工业副产品的处理技术领域，特别涉及一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺。
背景技术：
焦炉气，是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品，每吨干煤可生产焦炉气 300-350m3。其主要组成为:H2 55% -60%, CH4 23% -27%, CO 5-8%, C2 以上不饱和烃 2%-4%，CO2 1.5% -3%, O2 0.3% -0.8%, H2S 0.01 %，N2 3%-7%。利用焦炉气合成天然气开辟了焦炉气高效利用的新途径，不仅能带动焦化和能源产业的技术进步，还能解决焦炉气排放造成的环境污染和资源浪费问题。目前，焦炉气生产甲烷的方法主要包括化学方法和物理方法，其中化学方法是把焦炉气中除甲烷外的其他成分转化为甲烷，而物理方法是采用变压吸附分离、深冷分离、膜分离等方法，对甲烷进行提纯。与之相关的专利包括CN191985A，CN101818087A,CN101591578A等，然而这些方法都需要在几百度的高温、高压以及有催化剂存在的情况下进行，此外对焦炉气中H2和CO2的利用也不够完全，而且投资运行成本都比较高。本发明针对以上问题，提出了一种利用微生物的方法实现焦炉气甲烷化的新工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有方法都需要在高温、高压和催化剂条件下运行，转化烷气的效率低，投资运行成本高等问题，提供了一种焦炉气制备天然气的工艺。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于具有如下工艺步骤:a.将焦炉气和添加的CO2气体混合，得到混合气体；b.将混合气体通入具有高活性厌氧微生物的厌氧反应器中，在该厌氧反应器中停留0.5-4小时，原来的焦炉气中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原来焦炉气中的H2S通过高活性厌氧微生物中的硫细菌生成S单质；c.最后，通过变压吸附分离方法或深冷分离方法将N2等其他杂质分离出来，获得了具有高甲烷含量的天然气。所述的步骤a中焦炉气与添加的CO2混合时，CO2的量按以下方法确定=VCO2added =(VH2-3 X CO) /4-VC02。所述的步骤b中，高活性厌氧微生物需要通过以H2, CO, CO2为基质预先驯化，并采
用含蛋白胨和磷酸氢二钾的营养盐液体培养基进行培养。所述的步骤b中，厌氧反应器的温度为中温30 40°C或者高温50 60°C。所述的步骤b中， 厌氧微生物接种的污泥可采用自来水厂的剩余污泥或厌氧反应器的污泥或下水道底泥。所述的步骤b中厌氧反应器可采用连续搅拌式反应器CSTR反应器或上流式厌氧污泥膨胀床反应器UASB。所述的步骤b中气体与高温厌氧微生物混合可采用机械搅拌、气体搅拌或中空纤维膜曝气。本发明的有益效果是:采用微生物工艺将焦炉气通过补充CO2后制天然气尚无先例，该技术高效经济，无需投加催化剂，无需高温高压，可以把焦炉气中除甲烷外的大部分的成分转化为甲烷，为解决我国能源领域所面临的资源短缺，环境污染，能源结构不合理等问题提供了新方法；该工艺过程中利用了温室气体CO2，不但减少了 CO2的排放，将CO2转化为新的能源，提供了一种CO2资源化利用的新途径。因此有助于温室气体减排；由于焦炉气中含有微量的02，而H2S可以通过硫细菌生成S单质，该过程可以在步骤b厌氧反应器中实现，微量的O2也不会对厌氧微生物有抑制，因此无需专门设备脱除H2S。
图1是本发明的流程示意图。
具体实施例方式现在结合附图1，用实施例对本发明的具体实施方式
做出进一步的详细说明，所属技术领域的技术人员能够理解和实施本发明，其优点和积极效果也能够同时得到体现。如图1所示，一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，具有如下工艺步骤:a.将焦炼炉I中的焦炉气和CO2储存罐2中的CO2气体混合，得到混合气体；b.将混合气体通入具有高活性厌氧微生物的厌氧反应器3中，在该厌氧反应器3中停留0.5-4小时，原来的焦炉气中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原来焦炉气中的H2S通过高活性厌氧微生物中的硫细菌生成S单质；c.最后，通过变压吸附分离装置4或深冷分离装置将N2等其他杂质分离出来，获得了具有高甲烷含量的天然气。实施例1用I体积焦炉气(H2含量60 %，CO含量8 %，CH4含量25 %，CO2含量3 % )，与0.06体积的CO2混合，通入高温(55°C ) CSTR厌氧反应器，微生物采用处理牛粪的高温厌氧反应器的污泥接种，其中的高活性厌氧微生物已通过以H2, CO, CO2为基质预先驯化，并采用含蛋白胨和磷酸氢二钾的营养盐液体培养基进行了培养，该反应器采用机械搅拌，搅拌速度为400rpm。混合气在反应器中的停留时间控制在lh，每1.07体积的混合气可产生约0.5体积混合气，其中甲烷含量在90%左右。产生的混合气经过变压吸附分离进一步提纯获得98%以上甲烷含量的天然气。实施例2用I体积焦炉气(H2含量60 %，CO含量8 %，CH4含量25 %，CO2含量3 % )，与0.06体积的CO2混合，通入中温(35°C )上流式厌氧污泥膨胀床反应器(UASB)，微生物采用处理中温厌氧颗粒污泥接种，其中的高活性厌氧微生物已通过以H2, CO, CO2为基质预先驯化，并采用含蛋白胨和磷酸氢二钾的营养盐液体培养基进行了培养。混合气在反应器中的停留时间控制在3h，每1.07体积的混合气可产生约0.45体积混合气,其中甲烷含量在90%左右。产生的混合气经过深冷分离进一步提纯获得98%以上甲烷含量的天然气。
权利要求
1.一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于具有如下工艺步骤:a.将焦炉气和添加的CO2气体混合，得到混合气体； b.将混合气体通入具有高活性厌氧微生物的厌氧反应器中，在该厌氧反应器中停留0.5-4小时，原来的焦炉气中的C02、H2和CO均被利用生成CH4,原来焦炉气中的H2S通过高活性厌氧微生物中的硫细菌生成S单质； c.最后，通过变压吸附分离方法或深冷分离方法将N2等其他杂质分离出来，获得了具有闻甲烧含量的天然气。
2.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤a中焦炉气与添加的CO2混合时，CO2的量按以下方法确定:VCO2added = (VH2-3XC0)/4-VC02。
3.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤b中，高活性厌氧微生物需要通过以H2, CO, CO2为基质预先驯化，并采用含蛋白胨和磷酸氢二钾的营养盐液体培养基进行培养。
4.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤b中，厌氧反应器的温度为中温30 40°C或者高温50 60°C。
5.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤b中，厌氧微生物接种的污泥可采用自来水厂的剩余污泥或厌氧反应器的污泥或下水道底泥。
6.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤b中厌氧反应器可采用连续搅拌式反应器CSTR或上流式厌氧污泥膨胀床反应器UASB。
7.根据权利要求1所述的一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，其特征在于:所述的步骤b中气体与高温厌氧微生物混合可采用机械搅拌、 气体搅拌或中空纤维膜曝气。
全文摘要
本发明公开一种利用厌氧微生物实现焦炉气制备天然气的工艺，具有如下工艺步骤a.将焦炼炉中的焦炉气和CO2储存罐中的CO2气体混合，得到混合气体；b.将混合气体通入具有高活性厌氧微生物的厌氧反应器中，在该厌氧反应器中，原来的焦炉气中的CO2、H2和CO均被利用生成CH4，原来焦炉气中的H2S通过高活性厌氧微生物中的硫细菌生成S单质；c.最后，通过变压吸附分离装置或深冷分离装置将N2等其他杂质分离出来，获得具有高甲烷含量的天然气。采用微生物工艺将焦炉气通过补充CO2后制天然气，该技术高效经济，无需投加催化剂，无需高温高压，可把焦炉气中除甲烷外的大部分成分转化为甲烷，减少CO2的排放，节能环保。
文档编号C10L3/08GK103087793SQ201110338789
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者邹中海, 罗刚, 谢丽, 周琪 申请人:上海百沃思水处理科技有限公司